电力系统过电压与接地装置.doc

电力系统过电压与接地装置 电力系统过电压与接地装置 1、 过电压 1.1 过电压的定义 超过系统最高运行电压从而对绝缘有危害的电压升高称为过电压。过电压属于电力系统中的一种电磁扰动现象，电力系统中电路状态或电磁状态的突然变化是产生过电压的根本原因。1.2过电压的分类电力系统中的过电压分为外部过电压和内部过电压。外部过电压，又称雷电过电压或大气过电压，是由于雷云的影响而产生的。又可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷直接击于电气设备或输电线路时，巨大的雷电流在被击物上流过造成的过电压，称为直击雷过电压；雷击电气设备、输电线路附近的地面或其他物体时，由于电磁感应和静电感应在电气设备或输电线路上产生的过电压，称为感应雷过电压。内部过电压，是由于断路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，引起系统内部电磁能量的振荡或传递引起的电压升高。内部过电压分为两大类，即因操作或故障引起的瞬间（以毫秒计）电压升高，称操作过电压；在瞬间过程完毕后出现的稳态性质的工频电压升高或谐振现象，称暂时过电压。暂时过电压具有稳态性质，但只是短时存在或不允许其持久存在。相对于正常运行时间，它是“暂时”的。暂时过电压包括工频过电压和谐振过电压。电力系统中的空载长线路电容效应、不对称接地和突然甩负荷均能引起工频过电压；由于操作或故障使系统中电感元件与电容元件参数匹配时，会出现谐振，产生谐振过电压，因谐振回路中电感元件的特性不同，谐振过电压有线性谐振、参数谐振和非线性谐振过电压(铁磁谐振）三种。1.3 过电压的防护措施1.3.1 避雷针或避雷线 避雷针是防直接雷击的有效措施。它的作用是将雷电吸引到自身并泄放入地中，从而保护其附近的建筑物或电气设备等免遭雷击。 1、避雷针的结构和保护原理避雷针是由接闪器、引下线和接地体三部分构成。 （1）接闪器。是避雷针的最高部分，用来接受雷电放电，可用直径1012mm、长12m的圆钢制成。 （2）引下线。它的主要任务是将接闪器上的雷电流安全导入接地体，是指顺利入地。引下线可用镀锌钢绞线、圆钢、扁钢制成。因雷电流很大，所以引下线须有足够的截面。 （3)接地体。它的作用是使雷电流顺利入地，并减少雷电流通过时产生的压降。一般由几根2.5m长的40404mm的角钢打入地下，在并联后与引下线可靠连接。 避雷针的保护原理：当雷云中的先导放电向地面发展，距离地面一定高度时，避雷针能使先导通道所产生的电场发生畸变，此时，最大电场强度的方向将出现在从雷电先导到避雷针顶端（接闪器）的连线上，致使雷云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。 2、避雷针的保护范围 （1）单支避雷针 设避雷针的高度为h（m），被保护物体的高度为（m),其保护半径（m）为： 当时， =（-)() 当时， =（-）（）式中 为高度影响系数。当时，=；当时，；当时，取其等于120m。 3、避雷线的保护范围 避雷线也叫架空地线，它是悬挂在高空的接地导线，其作用和避雷针一样，起引雷作用。避雷线是输电线路防雷保护最基本的措施之一。 （1）单根避雷线 单根避雷线在水平面上每侧保护范围的宽度为： 当时， 当时， 1.3.2 避雷器 避雷器是用以限制沿线路侵入的雷电过电压或操作过电压的一种过电压保护装置。它实质上是一个放电器，与被保护的电气设备并联连接，当作用在避雷器上的电压超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制过电压的幅值，使与之并联的电气设备得到保护。 目前使用的避雷器主要有四种类型：保护间隙、排气式避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙和排气式避雷器主要用于发电厂、变电站的进线保护段、线路的绝缘弱点、交叉档或大跨越档杆塔的保护。阀型避雷器和氧化锌避雷器用于配电系统、发电厂、变电站的防雷保护。2、 接地装置2.1 接地装置概述埋入地下与土壤有良好接触的金属导体称为接地体，连接接地体和电气装置接地部分的导线称为接地线。接地装置是接地体和接地线的总称，其作用是减小接地电阻，以降低雷电流通过时避雷针（线）或避雷器上的过电压。输配电系统中出于正常运行和人身安全等考虑，也要求装设接地装置以减小接地电阻。2.2 接地和接地电阻的基本概念电位的高低是相对而言的，工程上需以零电位为参考点。考虑到大地是个导体，当其中没有电流流过时是等电位的，所以通常认为大地具有零电位，把它取作电位的参考点。如果地面上的金属物体与大地牢固连接，在没有电流流过时，金属物体与大地之间没有电位差，该物体就具有了大地的电位-零电位，这就是接地的含义。即接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位。 接地装置的接地电阻R等于接地点处的电位与接地电流的比值。当接地电流为定值时，接地电阻愈小，则电位愈低，反之愈高。此时地面上的接地物体也具有了电位,可能会危及到电气设备的绝缘以及人身安全。所以应尽可能地降低接地电阻。 2.3 接地的分类和作用 电力系统中，按作用不同，接地可分为工作接地、保护接地、防雷接地。 2.3.1 工作接地 为了保证电力系统正常运行所需要的接地。例如系统中性点的接地，其作用是稳定电网的对地电位，以降低电气设备的绝缘水平。工作接地的接地电阻一般为0.55。2.3.2 保护接地 为了保证人身安全，防止因设备绝缘损坏引发触电事故而采取的将高压电气设备的金属外壳接地。其作用是保证金属外壳经常固定为地电位，当设备绝缘损坏而使外壳带电时，不致有危险的电位升高造成人员触电事故。 接触电压是指人所站立的地点与接地设备之间的电位差，跨步电压是人的两脚着地点之间的电位差。2.3.3 防雷接地 针对防雷保护装置的需要而设置的接地。其作用是使雷电流顺利入地，减小雷电流通过时的电位升高。2.4 接地装置的测量方法和降阻方法2.4.1 测量方法 测量接地电阻的方法有仪表测量法、摇表测量法、万用表测量法。2.4.2 降阻方法 1更换土壤 这种方法是采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。 2 人工处理土壤（对土壤进行化学处理） 在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、石灰等，提高接地体周围的导电性。 3深埋接地极 当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。 4利用接地电阻降阻剂 在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增